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  技术专题
   

压力容器的防爆与检测

作者:admin 发表时间:2010/5/7 8:48:19 阅读:
                    压力容器的防爆与检测
          摘要:压力容器的爆炸事故除受物理或化学诱因导致容器内的压力超过了它的实际承载极限而超压引爆外, 容器材质、制造工艺、检测检验等对压力容器储气罐的防爆也产生至关重要的影响, 有效地控制这些环节, 加强检测检验
把关, 则可大大地减少或杜绝这类事故发生, 保证容器的安全经济运行。
理论上讲: 凡密闭盛装气体、液体、液化气体等介质, 具有一定容积, 承受一定压力, 承担储存、反应、热交换、储气罐和分离等功能的设备均属压力容器。压力容器作为工业生产中的常用设备, 也是一种
比较容易发生燃烧爆炸事故的特种设备。压力容器的爆炸事故除受物理或化学诱因导致容器内的
压力超过了它的实际承载极限而超压引爆外, 容器材质、制造工艺、检测检验等对压力容器的防爆
也产生至关重要的影响, 有效地控制这些环节, 加强检测检验把关, 则可大大地减少或杜绝这类事
故发生, 保证容器的安全运行。
压力容器防爆, 应从防超压考虑, 主要是超压的预防、遏止与泄放。超压预防是指分析研究超压
发生的原因, 从技术上消除一切可能引起超压的因素, 控制超压的发生。超压遏止是指容器某一小
区域内一旦发生超压现象, 从技术上限制该超压范围和能量, 使其得到控制或消除。超压泄放是指
容器内发生超压后, 将超压产生的" 多余" 的能量或物料从容器内泄放出来( 放空或至排放管线) ,
使容器内的压力不超过某一规定值, 使已经发生超压的容器免遭破坏。超压实际上是由于物料的流
动或其能量处于非平衡状态, 使物料或能量( 或二者) 在容器内积累造成的。引起这种积累的原因不
外乎物理与化学两大因素。前者包括容器内物料的突然积聚引起的超压( 如对压缩机的缓冲罐、锅
炉汽包、气液分离罐等中间贮存容器, 一旦错误地将出口阀关闭或出口管线受阻; 对气体贮罐或其
他容器的过量充装, 使物料在容器内积聚引起超压; 对位于高压设备下游的低压容器, 由于减压阀
失灵, 使低压容器超压等) 、物料受热膨胀引起的超压( 如发生火灾的情况, 当容器内的液体或气体
受到意外的热输入时, 由于其体积膨胀会使容器超压) 、过热液体蒸发引起的超压( 过热液体是不稳
定的, 它很容易破坏过热状态产生突沸现象。此时由于大量蒸气的突然产生会使容器内的压力急剧
上升。这种现象有时称作蒸气爆炸。如炼钢厂的熔融铁或高温炉渣, 熔融铝, 碳化钙制造厂的熔融碳
化钙, 造纸厂回收熔融盐等, 与水接触时就会引起水蒸汽爆炸) 、瞬时压力脉动引起的超压( 如系统
控制阀门迅速关闭出现的水锤作用和汽锤作用) 、饱和液化气体受热蒸发引起的超压( 如贮存液化
气体的贮罐, 受到外部热输入时, 就可能因液化气体蒸发而发生超压) 等。后者主要指可燃气体燃
爆、粉尘的燃爆( 当可燃性粉体或可燃性液体以一定浓度分散在空气中遇火源时, 燃烧就会迅速传
播, 发生所谓的粉尘燃爆) 以及放热化学反应失控超压等。
超压预防是压力容器防爆安全技术中重要的一环, 而防爆不但要有效地控制上述物理化学因
素对超压的影响, 更要重视压力容器制造使用过程的管理与检测手段的应用。
要防止在用压力容器储气罐发生事故, 确保它的安全经济运行, 促进企业的安全生产, 必须注重以下4
个方面问题:
1 压力容器的安全技术管理工作
压力容器安全技术管理是一项涉及国家法律法规和单位安全规程的贯彻落实、防止和减少生
产安全事故、促进经济发展和社会和谐的系统工程, 是压力容器安全运行的技术保证。压力容器安
全技术管理具有很强的专业性, 应由专业人员从事管理。
1.1 安全技术管理工作的主要内容
( 1) 贯彻执行“容规”和有关的压力容器安全技术规定;
( 2) 编制压力容器的安全管理规章制度;
( 3) 参加压力容器安装的验收及试车;
( 4) 检查压力容器的运行、维修和安全附件校验情况;
( 5) 压力容器的检验、修理、改造和报废等技术审查;
( 6) 编制压力容器的年度定期检验计划, 并负责组织实施;
( 7) 向主管部门和当地安全监察机构报送当年压力容器数量和变动情况的统计报表, 压力容器
定期检验计划的实施情况、存在问题等;
( 8) 压力容器事故的抢救、报告、协助调查和善后处理;
( 9) 检验、焊接和操作人员的安全技术培训管理;
( 10) 压力容器使用登记及技术资料的管理、建档。
2 压力容器的管理责任
压力容器使用单位必须建立健全压力容器管理体系, 设立管理机构, 落实管理人员, 明确各方
职、责、权, 确保压力容器安全经济地运行。
2.1 技术负责人(主管厂长或总工程师)
( 1) 负责任命压力容器安全技术管理人员;
( 2) 负责压力容器有关法规的贯彻执行;
( 3) 审定压力容器更新规划, 审批压力容器检验维修计划;
( 4) 对压力容器安全经济运行负总责。
2.2 安全技术管理人员
安全技术管理人员由技术负责人任命, 在其领导下负责压力容器安全技术管理。压力容器安
全技术管理人员应具有下列知识与技能:
( 1) 熟悉压力容器安全基本知识和国家有关压力容器的安全法规和技术规范标准的内容;
( 2) 掌握所管理的压力容器的技术状况及使用条件;
( 3) 能对压力容器进行一般性的技术检验;
( 4) 了解压力容器安全附件的技术性能及调整、校验知识。
3 压力容器的技术档案工作
设备技术档案是正确使用压力容器的主要依据。它可以使压力容器管理和操作人员全面掌握
压力容器历史的和当前的安全技术状况, 了解压力容器的运行规律, 防止压力容器事故的发生。每
台压力容器均按有关规定建立档案。
压力容器技术档案的内容:
3.1 压力容器登记卡片
使用单位在压力容器投入使用前, 应按《压力容器使用登记管理规定》的要求, 向地、市级锅炉
压力容器安全监察机构申报和办理使用登记手续。
3.2 设计单位向用户提供的设计图样,必要时提供的设计、安装(使用)说明书,对中、高压反应压
力容器和储存压力容器的强度计算书。
3.3 压力容器制造、安装单位向用户提供的技术文件和资料
( 1) 竣工图(如在原图上修改, 则必须有修改、人技术审核人确认标记);
( 2) 产品质量证明书, 其至少应包括以下内容:
( a) 产品合格证; ( b) 产品技术特性; ( c) 压力容器产品主要受压元件使用材料一览表;
( d) 产品焊接试板力学和弯曲性能检验报告; ( e) 压力容器外观几何尺寸检验报告; ( f) 焊缝无损
检测报告; ( g) 钢板、铸锻件、零件无损检测检验报告; ( h) 压力容器焊后热处理报告; ( I) 压力
试验报告。
如焊缝经过返修的, 还应有焊缝返修记录次数及返修的检验评定结论等。
( 3) 压力容器产品安全质量监督检验证书。施工单位除提供上述技术文件和资料外, 还应按有
关规定, 将组织和质量检验的资料提交用户;
( 4) 检验、检测记录, 以及有关检验的技术文件和资料;
( 5) 修理方案, 实际修理记录情况, 以及有关技术文件和资料;
( 6) 压力容器技术改造方案、图样、施工质量检验及技术文件和资料;
( 7) 安全附件校验、修理、更换记录;
( 8) 有关事故的记录资料和处理报告, 材料质量证明书。
4 压力容器的焊接与检测
4.1 压力容器焊接产生的缺陷对容器正常使用产生主要不良影响
( 1) 引起应力集中。在压力容器设备中, 构件中存在缺陷造成横截面尺寸突变从而引起应力局
部增大。这种现象称为应力集中。应力集中的严重程度与缺口大小有关, 同时与缺口的尖锐程度有
关, 缺口越尖锐, 应力集中系数就越大。在各种缺陷形成的缺口中, 以裂纹最尖锐, 所以裂纹引起的
应力集中最为严重。
( 2) 减少焊缝有效受力截面积及缩短设备使用寿命。由于缺陷的存在, 使母材或焊缝疏松, 减
小了母材或焊缝的有效截面积, 从而降低了接头的强度, 减低结构的承载能力, 还会引起泄漏。
4.2 压力容器焊接焊缝的缺陷及分析
( 1) 烧穿: 烧穿是指焊接过程中熔深超过工件厚度, 熔化金属自焊缝背面流出, 形成穿孔性缺
陷。原因有: ( a) 装配间隙过大, 难以承托熔化金属;( b) 对气体保护焊背面保护气流过大而冲破熔
融金属;( c) 电流过大, 焊速过慢;( d) 焊缝处有灰尘或杂物, 在焊接过程中引起爆炸冲掉溶池金属
液。
( 2) 未焊透: 未焊透即指母材金属未熔化, 焊缝金属没有进入接头跟部的现象。原因有: ( a) 电
流过小, 焊速过快;( b) 坡口和间隙尺寸不合理, 钝边太大;( c) 层间及焊根清理不良。
( 3) 咬边:咬边即焊缝金属与母材交界处形成凹下的沟槽, 因而使焊缝截面大大减小, 降低了焊
缝强度。原因有:( a) 焊接电流过大, 运条速度太小;( b) 焊条与工件间角度不正确, 摆动不合理。
( 4) 气孔:气孔有内、外气孔2 种。外气孔通常产生于焊缝表面, 内气孔通常产生在熔合线附近。
原因有:( a) 母材及填充金属表面有锈或油污等; ( b) 焊条及焊剂未烘高干; ( c) 焊接线能量过小,
熔池冷却速度大, 不利于气体逸出; ( d) 焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
( 5) 夹渣: 是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。原因有: ( a) 坡口尺寸不合理; ( b) 焊条药皮或
焊剂化学成分不合理; ( c) 焊缝散热太快, 液态金属凝固过快。
(6)未熔合:未熔合是指焊缝金属与母材金属或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷.原因有:
( a) 焊接电流过小, 焊接速度过快; ( b) 焊条角度不对; ( c) 产生了弧偏吹现象; ( d) 母材表面
有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
( 7) 裂纹:焊缝中原子结合遭到破坏, 形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种, 其分类和原因有多种, 尤其是冷裂纹, 由于其延迟特性
和快速脆断特性带来的危险往往是灾难性的, 大多数压力容器压力管道事故, 除极少数是由于设
计不合理、选材不当引起外, 绝大部分是因裂纹导致脆性破坏。
4.3 焊缝检测
为了保证压力容器制造质量和使用安全,根据《压力容器安全技术监察规程》中的规定, 对其焊
接的焊缝质量采用无损检测方法进行检查。实施无损检测应根据检测的目的正确选择检测的时机,
如封头拼接的焊缝检测应在封头压制成型后进行, 这样才能检查出焊缝在压制过程中产生的危险
性缺陷;拼接焊缝应进行100%射线或超声波检测, 合格级别随设备壳体走。最后成型的焊缝检测
级别、比例与设备壳体相同。正确的做法是: 下料( 划线) - 小板拼成大板- 成型- 无损检测。如在
未成型之前做检测是不对的, 因为它保证不了成型之后还合格。也就是说无损检测是指最终的步
骤。又如对利用高强钢制造的压力容器,要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹,这时无损检测实施的时
机就应安排在焊接完成24h 以后进行。
4.4 常用的无损检测方法及应用
无损检测技术的应用在压力容器制造过程中显得十分重要, 其方法主要有射线检测、超声检
测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等。应用无损检测技术可以探测到肉眼无法看到的试件内部的
缺陷,在对试件表面质量检测时也能查出许多肉眼很难察觉的细小缺陷, 对在用设备定期检验时能
及时发现设备中原来存在允许小缺陷的扩展开裂及其预后, 确保容器安全使用。由于它具有对缺
陷检测的应用范围广、灵敏度高、结果可靠性好等优点而被广泛用于压力容器制造和使用的过程
检验和最终质量检验中。但因为它们各有优点和不足( 见表1) , 故每种方法都不是万能的, 在应用
中如果可能要尽量多用几种检测手段互相取长补短以取得更多的信息。同时应根据被检测对象的
特点选用适应的检测方法。这样可以保证检测结果既可靠又准确。
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